電磁流量計的發展史及其優缺點

v錐流量計的發展史及其優缺點
  1．1電磁流量計的綜述
  電磁流量計是用來測量導電性液體體積流量的儀表，隨著電子技術的發展， 它得到了迅速的發展。上世紀50年代初，電磁流量計就己實現了工業化應用， 成為首*入成熟應用的新一代儀表，近年來世界范圍約占工業流量儀表的5％， 占國內市場的5％。它可在多種流型下進行流體流量測量。與其他流量測量儀表相比，電磁流量計具有一些突出的優點。例如，無可動部件、*被介質流動的節流部件、對被測流體的流動不產生附加壓力損失，而僅有這管段的沿程阻力。它必須測量有導電性的介質的流量，而不受其溫度、粘度、密度、壓力等物理參數的影響：無機械慣性，反映靈敏，可測瞬時脈動流量；直線性好， 測量準確度高，測量范圍寬，耐腐蝕性能強等等，因此在眾多的流量儀表中， 電磁流量計成為發展的流量儀表之一。其應用己遍及農業、國防、科研各部門。可以預料，在今后工農業生產高度自動化、高度信息化的發展中，在迫切需要節能和保護環境的情況下，電磁流量計將會有更好更快的發展。
  1．1．1電磁流量計的發展歷史u衛1 
  電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律而研制成的，它經過的發展歷史如下所述：
  1831年，法拉第發現電磁感應定律，1832年，法拉第在英國泰晤士河滑鐵盧橋兩頭放下兩根電極，想利用地磁場以河水作為導體來測量河水的流量。由于當時測出來的感應信號全是干擾信號，不能反映出河水的流量，所以實驗并未獲得成功。后來人們分析在實驗失敗的原因后認為，感應信號的失真不僅是因為受到電化學極化作用和熱電效應的影響，最主要的原因是當時測量技術十分落后。這是早利用電磁感應原理測量流量的實驗，從此揭開了電磁流量計研究的序幕。
  1851年，Wollsaton等人利用電磁感應法測量英吉利海峽潮汐實驗成功。
  1917年，史密斯和斯皮雷安曾將電磁感應原理用于制造船舶測速儀，并且應用交流磁場來消除極化作用。
   1930年，威廉斯等人次用數學的方法分析圓管內流速分布對測量的影響，提出了以管中心軸為對稱的流速分布不影響電磁流量計測量精度的理論， 同時也解釋了電磁流量檢測中可能產生干擾的一些原因。自此以后，人們有了比較系統的電磁流量計理論基礎。但他們的研究大多屬于理論分析，還不能做出有實用價值的電磁流量檢測儀器。盡管他的分析在數學上有錯誤，但從此以后有了電磁流量計的基礎理論。
  1932年以后，生物學家柯林等人根據法布倫的建議，成功地制成了可用來測量和記錄瞬時動脈血液流量圓形管道的電磁流量計。不過，當時的電磁流量計只能作為實驗室專用儀器，并沒有得到廣泛應用。第二次世界大戰以后，原子能工業有了迅猛的發展，因而測量液態金屬的永磁流量計才得以發展起來，并在這些特殊工業的試驗和生產中得到應用。但是，由于當時電子技術還沒有得到相應的發展，因此它的使用領域還不能擴大到一般的工業中去。
  1951年，荷蘭人首先在挖泥船上采用電磁流量計測量泥漿流量。后來，電磁流量計在美國一般工業中得到應用。
  1955年，日本研制成功電磁流量計，并不斷進行推廣應用。到了五十年代后期，由于電子工業的飛速發展，工業自動化程度的不斷提高，尤其是電子計算機和程序控制系統在工業上的應用，電磁流量計進入高速發展時期。1970年，德國Krohne公司和荷蘭Altometer公司的Dr．Karl Bonlig、F．Hofman首先研制成功單極性矩形波勵磁電磁流量計，并投入工業應用。70年代中期，工業發達國家紛紛研制成功雙極性低頻矩形波電磁流量計，從而開始了低頻矩形波電磁流量計的工業應用時代。
  1 982年，上海工業自動化儀表研究所成功地研制了單極性低頻矩形波勵磁電磁流量計，標志了我國電磁流量計也進入低頻矩形波勵磁技術的時代。
  1983年，國外多家公司均研制成功三值低頻矩形波電磁流量計。三值低頻矩形波勵磁技術特點是實現在零狀態時校正零點，因而具有更優良的零點穩定性，利用微處理器的邏輯判斷功能和運算功能可解決尖峰狀干擾電勢的影響，但降低了電磁流量計響應速度。1988年，東北工學院和河南開封儀表廠合作研制成功三值低頻矩形波勵磁電磁流量計，使我國電磁流量計生產技術跨上新的臺階。
  1988年7月，為了克服三值低頻矩形波勵磁技術不能兼顧消除低頻尖峰噪聲、流體流動噪聲和保持零點穩定性的矛盾，日本橫河北辰電機株式會社提出雙頻矩形波勵磁技術以解決泥漿、紙漿、礦漿等液固兩相導電性流體和低導電率流體流量測量。日本橫河北辰電機株式會社首先推出了雙頻矩形波勵磁電磁流量計。同年1 0月，武漢水利電力學院進行對雙頻矩形波勵磁技術進行跟蹤研究，并于1990年初取得多項研究成果。
   1989年，上海光華儀表廠和德國Krohne公司及荷蘭Altometer公司共同投資建設的合資企業上海光華·愛而美特儀器有限公司投產，生產MT900F系列、300EX系列低頻矩形波勵磁電磁流量計，通過引進吸收和消化使我國電磁流量計整體生產技術達到國外發達國家80年代初的水平。
  1992年，德國Fischer+Porter GmbH在展覽會上展出了稱為Parti．MAG的非滿管電磁流量計。1995年7月，日本“95水道展"上，愛知時計電機公司和東芝公司也分別展示了其非滿管電磁流量計。
  1990年以后，在技術原理上電磁流量計無重大突破，研究方向多轉入多電極方向。1996年，B．Homer等人研制出了工業用非軸對稱流量測量的多電極電磁流量計。同年，我國清華大學的張小章提出了基于流動電磁測量理論的流場重建理論。
  2002年，北京佛利蒙特自動化工程有限公司推出的F2系列電磁流量計傳感器，該傳感器實現了管道式與插入式的統一，突破了管道式電磁流量計精度高檢修難，插入式電磁流量計檢修方便精度低，人們往往只能二者取其一的限制。它的優點是可以在線、帶壓安裝和方便地進行電極檢修，解決傳統電磁流量計傳感器電極污染后的檢修問題。總之，電磁流量計的發展經歷了漫長的歷史。可以預見，微電子技術的發展和新型電子器件的不斷問世，將為電磁流量計性能的提高奠定了堅實的技術基礎。
  1．1．2智能型電磁流量計的優缺點口·51
  與其它流量測量儀表相比，電磁流量計具有以下突出的優點。
  (1)結構簡單，無活動部件和阻礙被測介質流動的擾動件或節流件。所以當流體通過時不會引起任何附加的壓力損失，節約能源、降低消耗；同時也不會引起諸如磨損、堵塞等問題，特別適用于測量帶有固體顆粒的礦漿，污水等液固兩相流體，以及各種粘性較大的漿液等。
  (2)內襯材料的耐化學反應性能，通過選擇耐腐蝕絕緣襯里和耐腐蝕電極， 就可用于各種腐蝕性介質的測量。
  (3)開封電磁流量計是一種測量體積流量的儀表，其測量不受流體的密度，溫度、壓力、粘度、雷諾數以及在一定范圍內電導率的變化的影響電磁流量計只需用水作為實驗介質進行標定，而不需要作附加修正就可用來測量其它導電性液體。這是其它流量計所不具備的優點。
  (4)量程比大。同一口徑傳感器，滿量程流速在0．3．15m／s范圍內任意設定。電磁流量計的測量范圍可涵蓋紊流和層流狀態兩種速度分布狀態，這是差壓式流量計、渦輪式、渦街等流量計也不能與之相比擬的。
  (5)線性測量。測量準確度高，而且*電信號輸出，無機械慣性，反映靈敏，可測脈動流量和快速累積總量。
  (6)原理上是測量過水斷面的平均流速，信號按權重分布而積分，對流速分布的要求較低。因此，傳感器前后的直管段要求比其它流量計短。
  (7)在惡劣環境下的高精度。如傳感器可以長期潛水工作。
  (8)雙向流量測量。在分別測量雙向流量時，電磁流量計具備相同的測量精度，前提條件是雙向都有足夠長的無干擾入口引導管。電磁流量計具有眾多*的優點，但它仍有一些不足之處，以至限制了其
  應用領域的進一步擴大，主要有如下幾點：
  (1)電磁流量計不能用于測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體。
  (2)電磁流量計目前還不能用來測量導電率很低的液體介質，它的使用范圍受到最小電導率的限制，被測液體介質的電導率一般規定在0．05屆／em'--" 50屆／cm范圍內變化，相當于蒸餾水的電導率。且無法測量石油制品或者有機溶劑的流量。
  (3)1主I于測量管絕緣襯里材料受溫度的限制，目前工業電磁流量計還不能測量高溫高壓流體。
  (4)智能電磁流量計受流速分布影響。在軸對稱分布的條件下，流量信號與平均流速成正比。所以電磁流量計前后也必須有一定長度的前后直管段。
  (5)電磁流量計易受外界電磁干擾的影響。為避免電磁干擾，變送器與轉換器之間必須要屏蔽干擾。口3